專利名稱：正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)(OFDM) 的噪聲功率的估計方法和裝置。
背景技術(shù)：
在長期演進(LTE)無線通信系統(tǒng)中，OFDM是其核心的物理層技術(shù)。 它把數(shù)據(jù)流調(diào)制在多個正交的子載波上，正交子載波之間頻謙可重疊，這樣就 大大提高了頻語利用率。
參照圖1，在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中，傳輸?shù)男畔⒖梢酝ㄟ^資源柵格來描述， 資源柵格將整個時域和頻域的資源以資源元素(RE, Resource Element)的形 式表示出來，即圖1中的一個最小方格，它對應(yīng)于頻域上的一個子載波和時域 上的一個符號(symbol)的時間長度。所有需要傳輸?shù)男畔⒍际峭ㄟ^資源元素 來承載。多個資源元素構(gòu)成一個資源塊，具體來說，在正常循環(huán)前綴的情況下， 12(子載波數(shù))x7 (符號數(shù))構(gòu)成一個資源塊；擴展循環(huán)前綴的情況下，12 (子載波數(shù))x6 (符號數(shù))構(gòu)成一個資源塊。
為了正確解調(diào)數(shù)據(jù)，需要知道每個RE位置上的信道情況。在LTE系統(tǒng)中， 每個RE位置上的信道估計是通過如下方式得到的在每個資源塊的特定的資 源元素位置插入已知的參考信號(RS , Reference Signal)以計算該RE位置 上的信道估計，然后利用插值的方法來得到其它所有資源元素位置上的信道估 計。圖1中標(biāo)注為0的RE表示將在天線端口 0發(fā)送的RS信號，標(biāo)注為1的 RE表示將在天線端口 1發(fā)送的RS信號，其中，所述參考信號是按照特定規(guī) 則生成的隨機序列。
在LTE系統(tǒng)中，接收端的信噪比(信號噪聲功率比)是一個很重要的參 數(shù)指標(biāo)，它可以指示出當(dāng)前信號質(zhì)量的好壞。接收機根據(jù)信噪比來調(diào)整接收算 法中的一些重要參數(shù)，以使性能得到進一步優(yōu)化。如何準確的計算出信噪比， 其關(guān)鍵在于如何準確地估計出噪聲的功率。相關(guān)標(biāo)準中并未給出具體的測量噪聲功率的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的 估計方法和裝置，以實現(xiàn)對噪聲功率的無偏估計。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下
一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計方法，其特征在于，包括如下步
驟
a、 對接收到的rs進行信道估計；
b、 根據(jù)相千塊內(nèi)的所有rs的信道估計結(jié)果進行計算，得到對應(yīng)的噪聲 功率；
c、 對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對應(yīng)的噪聲功率進行 平均。
上述的估計方法，步驟b中，采用如下公式計算噪聲功率
化"-
其中，p"("'"'表示由第/個天線端口發(fā)射、第y根天線接收到的第"個相
干塊對應(yīng)的噪聲功率，尤表示相干塊內(nèi)rs占用的子載波數(shù)，l表示相千塊內(nèi) rs占用的ofdm符號數(shù)，化/'"'表示由第f個天線端口發(fā)射、第y'根天線接收 到的、第"個相干塊中的、頻域上的第&個、時域上的第/個rs信號的信道 估計，卜l表示求模運算符。
上述的估計方法，步驟c中，采用如下公式進行平均
7尉
〃w , J ..
其中，^表示對所有(^;i("'"、進行平均處理之后的噪聲功率，/表示用于計 算噪聲功率的發(fā)送天線端口總數(shù)，j表示用于計算噪聲功率的接收天線總數(shù)， w表示在測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的相干塊總數(shù)。
上述的估計方法，其中，還包括步驟d、對平均得到的噪聲功率進行平 滑處理。
上述的估計方法，步驟d中，采用如下公式進行平滑處理<formula>formula see original document page 7</formula>其中，《為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率當(dāng)前值， 2為未經(jīng)平滑處理的噪聲
功率當(dāng)前值，^一,為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率歷史值，《是平滑因子，o< si。
上述的估計方法，其中，所述相干塊為處在相干時間范圍內(nèi)和相干帶寬范
圍內(nèi)的所有RE構(gòu)成的一個塊。
上述的估計方法，其中，所述相干塊為一個資源塊。
一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計裝置，包括
RS信道估計器，用于對接收到的RS進行信道估計；
噪聲功率計算器，用于根據(jù)相干塊內(nèi)的所有RS的信道估計結(jié)果進行計算，
得到對應(yīng)的噪聲功率；
噪聲功率平均器，用于對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對
應(yīng)的噪聲功率進行平均。
上述的估計裝置，其中，還包括噪聲功率平滑器，用于對平均得到的噪 聲功率進行平滑處理。
本發(fā)明實施例通過將參考信號的信道估計分成若干相干塊，對每一相干塊 進行噪聲功率的估計，然后對所有收發(fā)天線上相干塊的估計結(jié)果進行平均，從
而實現(xiàn)了對噪聲功率的無偏估計。


圖1為正常循環(huán)前綴且發(fā)送天線數(shù)小于等于2的情況下參考信號在資源 塊中的分布情況示意圖2為本發(fā)明實施例的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計裝置結(jié)構(gòu)示 意圖3為本發(fā)明實施例的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計方法流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)無線通信理論可知，處于相干帶寬和相干時間范圍內(nèi)的參考信號會具 有相同或相似的信道估計。本發(fā)明正是基于這一原理來完成對噪聲功率的估 計。為后文描述簡便，這里提出一個相干塊的概念，所謂相干塊就是由處在相 干時間范圍內(nèi)和相干帶寬范圍內(nèi)的所有RE構(gòu)成的一個塊。
參照圖2,本發(fā)明實施例的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計裝置主要包括RS信道估計器、噪聲功率計算器、噪聲功率平均器和噪聲功率平滑器 (可選)。
在以下描述中，i表示發(fā)送天線端口序號；y表示接收天線序號；w表示 相干塊序號；A:表示RS在相千塊內(nèi)頻域上的序號；/表示RS在相干塊內(nèi)時域 上的序號；《")表示由第/個天線端口發(fā)射、第y'根天線接收到的、第"個相 千塊中的、頻域上的第A個、時域上的第/個RS信號；化/'")表示《"")的信道 估計；p卞^表示由第/個天線端口發(fā)射、第y根天線接收到的第"個相干塊 中的所有RS估計出的噪聲功率；f表示對所有(^y""進行平均處理之后的 噪聲功率；^表示對f進行平滑處理之后的噪聲功率。
RS信道估計器
RS信道估計器用于對接收到的RS進行信道估計，具體為
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，C)表示發(fā)送的參考信號，(*)*表示共軛運算符。 噪聲功率計算器
噪聲功率計算器用于根據(jù)相干塊內(nèi)的所有RS的信道估計結(jié)果進行計算， 得到對應(yīng)的噪聲功率，具體為
其中，K表示相干塊內(nèi)RS占用的子載波數(shù)，L表示相干塊內(nèi)RS占用的 OFDM符號數(shù)，卜l表示求模運算符。
可以利用接收機中的相干帶寬估計模塊和相干時間估計模塊來劃分相千 塊，如果接收機中不存在相干帶寬估計模塊和相干時間估計模塊，作為一種保 守的實現(xiàn)方法，可以認為一個資源塊即為一個相干塊。
噪聲功率平均器
噪聲功率平均器用于對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對 應(yīng)的噪聲功率進行平均，以提高估計的準確性，具體為
其中，/表示用于計算噪聲功率的發(fā)送天線端口總數(shù)(一根天線可以有多個端口，這里的總數(shù)為所有發(fā)送天線的端口數(shù)之和)，/表示用于計算噪聲功 率的接收天線總數(shù)，W表示在考慮的測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的相干塊 總數(shù)。
噪聲功率平滑器
噪聲功率平滑器用于對平均得到的噪聲功率進行平滑處理。為提高噪聲功 率估計的穩(wěn)定性，作為一種優(yōu)化方案，可將當(dāng)前噪聲功率估計值和歷史值進行 平滑，即，
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，"為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率當(dāng)前值，~2為未經(jīng)平滑處理的噪聲
功率當(dāng)前值，C7二為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率歷史值，"是平滑因子(可以根
據(jù)信道變化情況來取值)，0< ^。
如何將測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的資源劃分為多個相干塊，為現(xiàn)有 技術(shù)，作為其中的一種實現(xiàn)方式，可參見本申請人在先的、申請?zhí)枮?br> 200910082322.4、申請日為2009年4月14日、發(fā)明名稱為"一種正交頻分復(fù) 用系統(tǒng)的信道估計方法和裝置"的中國專利申請文件，這里僅對其原理進行簡 單介紹。如前所述，可以利用接收機中的相干帶寬估計模塊和相千時間估計模 塊來劃分相千塊，如果接收機中不存在相干帶寬估計模塊和相干時間估計模 塊，作為一種保守的實現(xiàn)方法，可以認為一個資源塊即為一個相干塊。
所謂相干塊，是指由處在相千帶寬范圍內(nèi)和相干時間范圍內(nèi)的所有RE構(gòu) 成的一個塊。所謂相千時間，是指一段時間間隔，在此間隔內(nèi)，接收信號的幅 度具有很強的相關(guān)性，即在相千時間內(nèi)信道沖激響應(yīng)基本保持不變。所謂相千 帶寬，是指一段頻域帶寬，在此帶寬內(nèi)，接收信號的幅頻具有很強的相關(guān)性， 即在相干帶寬內(nèi)信道的幅頻響應(yīng)基本保持不變。信道時延擴展與相干帶寬存在 較強的對應(yīng)關(guān)系，信道時延擴展越大，相千帶寬越窄；反之，信道時延擴展越 小，相干帶寬越寬。其中，所謂信道時延擴展，是指信道的各條路徑分量經(jīng)歷 的傳播路徑的不同，因此具有不同的時間延遲，這就使得信號的能量在時間上 被擴展了。
相干帶寬估計模塊首先利用參考信號的頻域信道估計計算無線信道中的 時延擴展r。，然后根據(jù)時延擴展與相干帶寬的對應(yīng)關(guān)系進行計算，得到相干帶寬^ =丄，其中，《為時延擴展與相干帶寬的映射因子。時延擴展有多種表示
形式，常用的有最大時延擴展、平均時延擴展和均方根時延擴展等。無論用哪 種表示形式，都要首先確定時域信道沖擊響應(yīng)的各條有效徑。時延擴展可通過 將參考信號所處位置的頻域信道估計做逆傅立葉變換得到時域信道估計，然后 獲取時域信道估計的有效徑，并根據(jù)所述有效徑進行計算，得到信道的時延擴 展。
相干時間估計模塊根據(jù)不同時域位置處的頻域信道估計進行計算，得到信
道的相干時間。具體地，所述相干時間估計模塊可包括差異因子計算單元， 用于計算參考信號的頻域信道估計與時域上鄰近的可用頻域信道估計的差異
因子；相千時間計算單元，用于根據(jù)所述差異因子確定信道的相干時間。
參照圖3，發(fā)明實施例的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計方法，主要
包括如下步驟
步驟301:對接收到的RS進行信道估計，具體為<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，r/y'")表示發(fā)送的參考信號，(*)*表示共軛運算符。
步驟302:根據(jù)相干塊內(nèi)的所有RS的信道估計結(jié)果進行計算，得到對應(yīng) 的噪聲功率，具體為<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，《表示相干塊內(nèi)RS占用的子載波數(shù)，Z表示相干塊內(nèi)RS占用的 OFDM符號數(shù)，H表示求模運算符。
可以利用接收機中的相干帶寬估計模塊和相千時間估計模塊來劃分相千 塊，如果接收機中不存在相千帶寬估計模塊和相干時間估計模塊，作為一種保 守的實現(xiàn)方法，可以認為一個資源塊即為一個相干塊。
步驟303:對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對應(yīng)的噪聲功 率進行平均，以提高估計的準確性，具體為
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，/表示用于計算噪聲功率的發(fā)送天線端口總數(shù)(一根天線可以有多 個端口，這里的總數(shù)為所有發(fā)送天線的端口數(shù)之和)，J表示用于計算噪聲功 率的接收天線總數(shù)，W表示在考慮的測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的相干塊 總數(shù)。
步驟304:對平均得到的噪聲功率進行平滑處理。為提高噪聲功率估計的 穩(wěn)定性，作為一種優(yōu)化方案，可將當(dāng)前噪聲功率估計值和歷史值進行平滑，即，
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，《為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率當(dāng)前值，&2為未經(jīng)平滑處理的噪聲
功率當(dāng)前值，C7二為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率歷史值，"是平滑因子(可以根 據(jù)信道變化情況來取值)，0< 《1。
綜上所述，本發(fā)明實施例通過將參考信號的信道估計分成若干相干塊，對 每一相干塊進行噪聲功率的估計，然后對所有收發(fā)天線上相干塊的估計結(jié)果進 行平均，從而實現(xiàn)了對噪聲功率的無偏估計。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同 替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求 范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計方法，其特征在于，包括如下步驟A、對接收到的參考信號RS進行信道估計；B、根據(jù)相干塊內(nèi)的所有RS的信道估計結(jié)果進行計算，得到對應(yīng)的噪聲功率；C、對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對應(yīng)的噪聲功率進行平均。
2. 如權(quán)利要求1所述的估計方法，其特征在于，步驟B中，采用如下公 式計算噪聲功率其中，(y)"'^表示由第/個天線端口發(fā)射、第/根天線接收到的第"個相干塊對應(yīng)的噪聲功率，《表示相干塊內(nèi)RS占用的子載波數(shù)，Z表示相干塊內(nèi) RS占用的正交頻分復(fù)用OFDM符號數(shù)，化/'")表示由第/個天線端口發(fā)射、第y'根天線接收到的、第《個相干塊中的、頻域上的第/t個、時域上的第/個RS 信號的信道估計，卜l表示求模運算符。
3.如權(quán)利要求2所述的估計方法，其特征在于，步驟C中，采用如下公 式進行平均〃W ,,..其中，f表示對所有^"("'")進行平均處理之后的噪聲功率，/表示用于計 算噪聲功率的發(fā)送天線端口總數(shù)，/表示用于計算噪聲功率的接收天線總數(shù)， iV表示在測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的相干塊總數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的估計方法，其特征在于，還包括步驟 D、對平均得到的噪聲功率進行平滑處理。
5. 如權(quán)利要求4所述的估計方法，其特征在于，步驟D中，采用如下公 式進行平滑處理cr: = 5^2 + (1 -其中，《為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率當(dāng)前值，~2為未經(jīng)平滑處理的噪聲功率當(dāng)前值，CT二為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率歷史值，"是平滑因子，0<6^1。
6. 如權(quán)利要求1所述的估計方法，其特征在于所述相干塊為處在相干時間范圍內(nèi)和相干帶寬范圍內(nèi)的所有資源元素RE 構(gòu)成的一個塊。
7. 如權(quán)利要求1所述的估計方法，其特征在于 所述相干塊為一個資源塊。
8. —種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計裝置，其特征在于，包括RS信道估計器，用于對接收到的RS進行信道估計；噪聲功率計算器，用于根據(jù)相干塊內(nèi)的所有RS的信道估計結(jié)果進行計算，得到對應(yīng)的噪聲功率；噪聲功率平均器，用于對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對應(yīng)的噪聲功率進行平均。
9. 如權(quán)利要求8所述的估計裝置，其特征在于，所述噪聲功率計算器采 用如下公式計算噪聲功率<formula>formula see original document page 3</formula>其中，(W)("'")表示由第/個天線端口發(fā)射、第乂根天線接收到的第"個相干塊對應(yīng)的噪聲功率，K表示相干塊內(nèi)RS占用的子載波數(shù)，L表示相干塊內(nèi) RS占用的OFDM符號數(shù)，《'/'")表示由第/個天線端口發(fā)射、第y根天線接收到的、第w個相干塊中的、頻域上的第/t個、時域上的第/個RS信號的信道 估計，卜l表示求模運算符。
10. 如權(quán)利要求9所述的估計裝置，其特征在于，所述噪聲功率平均器采 用如下公式進行平均其中，f表示對所有(^f'")進行平均處理之后的噪聲功率，/表示用于計 算噪聲功率的發(fā)送天線端口總數(shù)，J表示用于計算噪聲功率的接收天線總數(shù)，iV表示在測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的相干塊總數(shù)。
11. 如權(quán)利要求8所述的估計裝置，其特征在于，還包括噪聲功率平滑器，用于對平均得到的噪聲功率進行平滑處理。
12. 如權(quán)利要求11所述的估計裝置，其特征在于，所述噪聲功率平滑器 采用如下公式進行平滑處理其中，^為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率當(dāng)前值，&2為未經(jīng)平滑處理的噪聲 功率當(dāng)前值，c二為經(jīng)平滑處理后的噪聲功率歷史值，"是平滑因子，0<"^1。
13. 如權(quán)利要求8所述的估計裝置，其特征在于所述相干塊為處在相干時間范圍內(nèi)和相干帶寬范圍內(nèi)的所有RE構(gòu)成的一 個塊。
14. 如權(quán)利要求8所述的估計裝置，其特征在于 所述相干塊為一個資源塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的噪聲功率的估計方法和裝置。所述估計方法包括如下步驟A.對接收到的RS進行信道估計；B.根據(jù)相干塊內(nèi)的所有RS的信道估計結(jié)果進行計算，得到對應(yīng)的噪聲功率；C.對測量頻率帶寬和測量時間范圍內(nèi)的所有相干塊對應(yīng)的噪聲功率進行平均。本發(fā)明實現(xiàn)了對噪聲功率的無偏估計。
文檔編號H04L27/26GK101599940SQ20091008875
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者許百成 申請人:北京天碁科技有限公司